Силумин в чушках (слитках) АК5М4: характеристики, применение и особенности поставки
АК5М4 — алюминиево-кремниевый сплав (силумин) эвтектического типа, легированный медью, выпускаемый в виде чушек (слитков) по ГОСТ 1583-93. Сочетание 4–6 % кремния и 4–5 % меди обеспечивает повышенную жаропрочность и стабильность механических свойств при рабочих температурах до 250 C, что выгодно отличает АК5М4 от простых силуминов АК12 и АК7ч. Чушки формируются методом полунепрерывного литья в изложницы или на конвейере кристаллизации с массой слитка от 6 до 22 кг.
Химический состав и структура
Сплав АК5М4 относится к системе Al–Si–Cu с ограниченным содержанием магния и марганца. Медь вводится для образования упрочняющих фаз AlCu и AlCuMgSi, повышающих прочность после термической обработки. Кремний обеспечивает литейные свойства — жидкотекучесть и малую усадку. Структура слитка — эвтектика (-Al + Si) с включениями интерметаллидов CuAl и фазы W. Модифицирование натрием или стронцием измельчает кремниевую эвтектику, что улучшает пластичность отливок.
- Кремний (Si) — 4,0–6,0 %
- Медь (Cu) — 4,0–5,0 %
- Магний (Mg) — 0,2–0,5 %
- Марганец (Mn) — 0,2–0,5 %
- Железо (Fe) — не более 0,8 %
- Примеси (Ni, Zn, Pb) — суммарно не более 1,0 %
Механические и литейные свойства
В литом состоянии предел прочности АК5М4 составляет 160–180 МПа, после закалки и искусственного старения (T5) — 220–260 МПа. Твёрдость по Бринеллю — 70–90 HB. Сплав сохраняет работоспособность при нагреве до 250 C, что позволяет применять его в поршневых группах и корпусных деталях, работающих в условиях термоциклирования. Линейная усадка — 0,8–1,1 %, склонность к образованию горячих трещин умеренная. Обрабатываемость резанием удовлетворительная, свариваемость ограниченная.
| Показатель | Литое состояние | После Т5 | Условия испытаний | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в, МПа | 160–180 | 220–260 | 20 C | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение , % | 1,0–2,0 | 0,5–1,5 | 20 C | ГОСТ 1497 |
| Твёрдость, HB | 70–80 | 80–90 | 20 C | ГОСТ 9012 |
| Жаропрочность, МПа | — | 90–110 | 250 C, 100 ч | ГОСТ 10145 |
| Температура плавления, C | 520–600 | — | — | — |
Области применения чушек АК5М4
Чушки АК5М4 используются как шихтовая заготовка для литейных производств и как готовый материал для переплава в индукционных тигельных печах, газовых и электрических плавильных агрегатах. Основные потребители — предприятия автомобилестроения, тракторостроения, приборостроения и производства насосного оборудования.
- Поршни двигателей внутреннего сгорания и компрессоров
- Головки и блоки цилиндров, работающие при 200–250 C
- Корпуса редукторов, насосов, арматуры в литейном исполнении
- Детали тормозных систем и сцеплений грузового транспорта
- Заготовки для литья под давлением и в кокиль
- Элементы теплообменной и нефтегазовой арматуры
Условия поставки и маркировка
Чушки АК5М4 поставляются партиями с сертификатом качества, в котором указываются номер плавки, химический состав и результаты контрольных испытаний. Поверхность слитка должна быть чистой, без шлаковых включений, трещин и посторонних включений. Допускается наличие усадочной раковины в верхней части чушки. Маркировка наносится на торец или боковую поверхность методом клеймения или краской. Транспортировка — в железнодорожных вагонах, контейнерах или автотранспортом с защитой от атмосферных осадков. Хранение — в закрытых складах при относительной влажности не выше 75 %.
Вопросы и ответы
Чем АК5М4 отличается от АК12 и АК7ч?
АК5М4 содержит 4–5 % меди, что повышает жаропрочность и прочность после термообработки. АК12 и АК7ч — силумины без меди, применяемые для литья деталей без нагрева выше 150 C.
Какая максимальная рабочая температура деталей из АК5М4?
Длительная эксплуатация допускается при 250 C, кратковременная — до 300 C. Выше этих значений медьсодержащие фазы коагулируют, и прочность падает.
Требуется ли модифицирование при переплаве чушек АК5М4?
Да, для измельчения кремниевой эвтектики рекомендуется модифицирование натрием, стронцием или сурьмой в количестве 0,02–0,05 % от массы расплава.
Какой стандарт регламентирует химический состав АК5М4?
Состав и маркировка чушек регламентируются ГОСТ 1583-93. Контроль механических свойств — по ГОСТ 1497 и ГОСТ 9012.
